從3G~5G小區(qū)間干擾抑制技術(shù)綜述

1、3G-5G小區(qū)間干擾抑制技術(shù)綜述一、概述：干擾,泛指一切進入信道或通信系統(tǒng)對合法信號的正常工作造成了影響非期望信號。移動通信系統(tǒng)的干擾是影響無線網(wǎng)絡(luò)掉話率、接通率等系統(tǒng)指標的重要因素之一。它嚴重影響了網(wǎng)絡(luò)的正常運行和用戶的通話質(zhì)量。1.1、干擾的分類：（1）、從頻段上可分為上行干擾與下行干擾。上行干擾定義為干擾信號在移動網(wǎng)絡(luò)上行段,基站受外界射頻干擾源干擾。上行干擾的后果是造成基站覆蓋率的降低。物理上看,在無上行干擾的情況下,基站能夠接收較遠處手機信號。當上行干擾出現(xiàn)時,期望的手機信號需強于干擾信號,基站才能與手機聯(lián)絡(luò),因此手機必須離基站更近,因此造成了基站覆蓋率的降低。下行干擾是指干擾源所發(fā)

2、干擾信號在移動網(wǎng)絡(luò)下行頻段,手機接收到干擾信號,無法區(qū)分正?；拘盘?使手機與基站聯(lián)絡(luò)中斷,造成掉話或無法登記。由于基站下行信號通常較強,對GSM來說,當某一下行頻點被干擾時,手機能夠選擇次強頻點,與其他基站聯(lián)絡(luò)。而CDMA本身即自擾系統(tǒng),因此上行干擾的危害比下行干擾更嚴重。（2）、從頻點上可分為同頻干擾與非同頻干擾。同頻干擾廣義上是指干擾源占用的頻率恰好與正常信號頻率相同,上行下行都存在。但在移動通信網(wǎng)絡(luò)中,同頻干擾特指GSM制式中不同基站同一頻點的下行信號在同一小區(qū)出現(xiàn),使手機無法區(qū)分不同的基站,形成干擾。由于GSM制式采用多頻點復用,相鄰小區(qū)不會用同一頻點。但遠處小區(qū)功率控制出現(xiàn)問題時,

3、遠處小區(qū)同頻點信號可能千擾到本小區(qū)。（3）、從干擾源可分為固定頻率干擾、隨機寬帶干擾、強信號對弱信號的干擾以及互調(diào)干擾等。固定頻率干擾是指具有固定頻率的干擾源工作于移動通信頻段。這種干擾頻率幾乎不變,或小范圍抖動,上下行都可能存在;隨機寬帶干擾,是指具有寬頻帶或頻率隨機變化的干擾源工作于移動通信頻段,這種干擾幅度起伏不定,頻率隨機飄動,主要存在于上行;強信號對弱信號的干擾,是指合法的信號占用合法的頻率,由于功率過強,造成鄰近頻段接收設(shè)備阻塞?；蛴捎趶娦盘栯s散輻射過寬,造成對鄰接頻段的干擾;互調(diào)干擾,是由于外部一個或多個無線信號源由饋纜進入接收裝置的非線性放大器產(chǎn)生的。（4）、從通信系統(tǒng)來分可以

4、分為移動通信系統(tǒng)內(nèi)部干擾和移動通信系統(tǒng)外部干擾。1.2、移動通信系統(tǒng)中干擾的分類（1）、移動通信系統(tǒng)內(nèi)部頻率的干擾： 在2G系統(tǒng)中為提高頻率利用率采用了頻率復用方式。這雖然增加了系統(tǒng)的容量,但同時也增加了系統(tǒng)的干擾程度。這些干擾主要包括同頻干擾、鄰頻干擾和互調(diào)干擾。（a）、同頻干擾： 所謂同頻干擾,即指無用信號的載頻與有用信號的載頻相同,并對接收同頻有用信號的接收機造成的干擾。現(xiàn)在一般采用頻率復用的技術(shù)以提高頻譜效率。當小區(qū)不斷分裂使基站服務(wù)區(qū)不斷縮小,同頻復用系數(shù)增加時,大量的同頻干擾將取代人為噪聲和其它干擾,成為對小區(qū)制的主要約束。這時移動無線電環(huán)境將由噪聲受限環(huán)境變?yōu)楦蓴_受限環(huán)境。當同頻

5、干擾的載波干擾比C/I小于某個特定值時,就會直接影響到手機的通話質(zhì)量,嚴重的就會產(chǎn)生掉話或使手機用戶無法建立正常的呼叫。(b)、鄰頻干擾： 所謂鄰頻干擾,即指干擾臺鄰頻道功率落入接收機通帶內(nèi)造成的干擾。由于頻率規(guī)劃原因造成的鄰近小區(qū)中存在與本小區(qū)工作信道相鄰的信道或由于某種原因致使基站小區(qū)的覆蓋范圍比設(shè)計要求范圍大,均會引起鄰頻道干擾。當鄰頻信道的載波干擾比C/I小于某個特定值時,就會直接影響到手機的通話質(zhì)量,嚴重的就會產(chǎn)生掉話或使手機用戶無法建立正常的呼叫。（c）、互調(diào)干擾：當兩個以上不同頻率信號作用于一非線性電路時,將互相調(diào)制,產(chǎn)生新頻率信號輸出,如果該頻率正好落在接收機工作信道帶寬內(nèi),則

6、構(gòu)成對該接收機的干擾,我們稱這種干擾為互調(diào)干擾?；フ{(diào)干擾主要是指數(shù)模共站的基站,由于模擬基站發(fā)射機的影響,而對數(shù)字基站產(chǎn)生的干擾。這種干擾的直接后果是時隙不能使用,造成基站資源的浪費,也會產(chǎn)生掉話。（2）、外來電波的強烈干擾： 由于移動通信是靠空中電波傳播的,當空中某些電波對正在使用的電波產(chǎn)生的干擾達到一定程度時,會使信號噪聲比下降到標準值以下(影響通話質(zhì)量),這時手機將自動關(guān)閉,便出現(xiàn)掉話。這些干擾電波來源非常復雜,是多方面的,例如工業(yè)干擾、電源火花干擾和其它的鄰近電波干擾等,這些干擾是很難完全避免的。移動通信系統(tǒng)中無線電波傳播的特性,決定了其在通信過程中必然受到外界多種因素的影響,因此,外

7、來電波的干擾是造成移動通信系統(tǒng)干擾的主要原因之一。二、技術(shù)現(xiàn)狀：2.1、傳統(tǒng)干擾抑制技術(shù)在傳統(tǒng)移動通信系統(tǒng)中，相鄰小區(qū)采用不同頻段以抑制小區(qū)間干擾2.1.1、基于軟頻率復用的小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)軟頻率復用的核心思想是把小區(qū)覆蓋范圍分為小區(qū)中心和小區(qū)邊緣兩種不重疊的區(qū)域，在小區(qū)邊緣采用和傳統(tǒng)2G 系統(tǒng)類似的頻率復用策略以降低小區(qū)間干擾，在小區(qū)中心采用全頻率復用以提高速率。 圖1 給出了一種典型的實現(xiàn)方案，小區(qū)中心用戶可使用整個頻譜，但使用較小的功率以降低對鄰近小區(qū)的干擾。由于其路徑損耗較小, 所以降低功率并不影響其正常使用。對小區(qū)的邊緣用戶，先將整個頻帶分成3 個互不重疊的子頻段，一個小區(qū)只使用一個子

8、頻段并且相鄰小區(qū)使用不同的子頻段。由于鄰小區(qū)邊緣用戶使用互不重疊的頻段，邊緣用戶可以使用較大的功率。 該提案簡單易行，通過在系統(tǒng)初始化階段進行一次頻率資源規(guī)劃再輔以一定的資源分配算法即可以實現(xiàn)對小區(qū)間干擾的抑制，且軟頻率復用效率比較高。但它也存在明顯的缺點， 一是小區(qū)邊緣頻譜效率不高, 通常只能使用1/3 的頻譜資源； 二是當OFDM 系統(tǒng)內(nèi)各小區(qū)的負載隨著時間的變化而劇烈變化時，該方法顯得很不靈活。阿爾卡特提出一種改進方案，該方案的核心是對小區(qū)邊緣進行了細分，將整個可用頻段分為7 組。將小區(qū)邊緣分成6 個部分，每個部分可用頻率為這7 組中間的其中一組，不同小區(qū)間的相鄰小區(qū)邊緣采用的頻帶互不重

9、疊。這使得在確保小區(qū)間干擾減小的前提下, 小區(qū)邊緣可用頻率相較于華為的提案顯著提高(從1/3 提高到6/7)。具體實現(xiàn)如下： 在該方案中，每個小區(qū)的中心區(qū)域使用全段頻率以使中心區(qū)域容量最大，而邊緣區(qū)域被分為3 部分，每部分又使用不同的頻段。再將整個頻段7 等分，分別與小區(qū)中各數(shù)字區(qū)域部分相對應(yīng)，如圖。這樣就實現(xiàn)了各相鄰數(shù)字區(qū)域之間頻率的交錯，避免了相鄰小區(qū)間的同頻干擾。 該方案雖然大大提高了SINR值，但這是以頻譜利用率作為代價，系統(tǒng)容量并未得到提高反而下降，如圖3。 由于 OFDM 系統(tǒng)小區(qū)內(nèi)子載波嚴格正交，很好地避免了小區(qū)內(nèi)的同頻干擾，因此，在某小區(qū)邊緣區(qū)域可以采取由該小區(qū)3 個數(shù)字區(qū)域部

10、分的頻率之和。A 小區(qū)的數(shù)字2 區(qū)域可以采用頻段為4 和5 的頻率，因為小區(qū)內(nèi)的同頻干擾已經(jīng)被正交子載波消除，因此，A 小區(qū)邊80 緣區(qū)域就可以共用 2、4、5 頻段的頻率資源，占整個頻率帶寬的3/7，頻譜利用率得以提高，系統(tǒng)容量也必然提高，如圖4。 這種方案雖然可行，但是必須使用有效的資源調(diào)度方法進行控制。當A 小區(qū)的數(shù)字2部分調(diào)用頻段為4 的頻率資源，而E 小區(qū)的數(shù)字6 部分也調(diào)用頻段為4 的頻率資源，這樣，由于兩數(shù)字區(qū)域距離相距太小，小區(qū)間的同頻干擾較大，誤碼率會急劇上升，嚴重影響系統(tǒng)性能，甚至無法保證最低通信質(zhì)量要求。 資源調(diào)度方法就是用來杜絕相鄰兩數(shù)字區(qū)域使用同一頻率造成干擾過大的情

11、況發(fā)生。由于用戶數(shù)和業(yè)務(wù)量往往都是隨機的，很少會出現(xiàn)多個相鄰小區(qū)同時達到資源短缺的情況，因此可以通過一定的資源調(diào)度方法讓資源緊張的小區(qū)邊緣區(qū)域調(diào)用同小區(qū)的其他頻率資源，而與該小區(qū)較近的鄰小區(qū)不允許再調(diào)用該頻率資源。A 小區(qū)的數(shù)字2 區(qū)域已調(diào)用頻段4 的頻率，那么小區(qū) E的數(shù)字 6、7 區(qū)域就不能再調(diào)用頻段為4 的頻率，從而避免小區(qū)間同頻干擾過大。同樣，如果A 小區(qū)數(shù)字4 區(qū)域已調(diào)用頻段5 的頻率資源，那么小區(qū)G 的數(shù)字3、6 區(qū)域就不能調(diào)用5 頻段頻率。這樣，A 小區(qū)的數(shù)字4 邊緣區(qū)域就可占用整個頻段的3/7，系統(tǒng)容量得以提升，滿足更多用戶的需求；而G 小區(qū)的數(shù)字3 和6 邊緣區(qū)域不能再調(diào)用頻

12、段5，但仍可互相調(diào)用，所占頻率也能達到整個頻段的2/7，不會導致系統(tǒng)容量下降過大。如果不采用資源調(diào)度算法，頻率復用因子為7 的軟頻率復用方案中各小區(qū)中每個數(shù)字區(qū)域的可用頻率為整個頻段的1/7，雖然其SINR 值相對于頻率復用因子為3 的軟頻率復用方案有較明顯提高，但是對于小區(qū)邊緣區(qū)域容量卻有較大的降低。 采用合理的資源調(diào)度算法，不僅可以明顯增大SINR 值，也可使各小區(qū)邊緣部分的可用頻率達到3/7，這樣小區(qū)邊緣區(qū)域的容量相對頻率復用因子為3 的軟頻率復用方案就有較大105 提升，如圖4 所示。2.1.2、 結(jié)論 本文給出了一種頻率復用因子為7 的軟頻率復用方案來抑制小區(qū)間干擾，相對較常用的頻率

13、復用因子為3 的軟頻率復用方案，該方案在小區(qū)邊緣區(qū)域部分獲得了更高的用戶峰值速率，使整個系統(tǒng)容量得到提升。軟頻率復用基本不需要在基站間交換信息，優(yōu)點是計算復雜度低，信令開銷也很低，具有較高的可行性。但軟頻率復用使得小區(qū)邊緣只能使用部分頻譜資源，吞吐量受影響，難以實現(xiàn)高速率傳輸，這是軟頻率復用技術(shù)的根本缺陷。2.2、CDMA系統(tǒng)中常用的干擾抑制技術(shù)2.2.1、功率控制 在CDMA系統(tǒng)中，功率控制是無線資源管理的核心技術(shù)之一，它對于克服“遠近效應(yīng)”、減小小區(qū)間干擾、增加系統(tǒng)容量和提高系統(tǒng)性能具有重要作用。在移動通信的上行鏈路中，如果小區(qū)內(nèi)的所有用戶均以相同功率發(fā)射，則靠近基站移動臺到達的信號強，遠

14、離基站移動臺到達的信號弱，導致強信號掩蓋弱信號的“遠近效應(yīng)”。CDMA是同一小區(qū)內(nèi)多個用戶同一時刻共同使用同一頻率的系統(tǒng)，因此“遠近效應(yīng)”更加突出。為了克服CDMA系統(tǒng)的“遠近效應(yīng)”，應(yīng)對移動臺進行功率控制。在下行鏈路中，位于小區(qū)邊緣的移動臺受其它相鄰小區(qū)的干擾，導致接收信號惡化，產(chǎn)生“邊緣效應(yīng)”，為了克服這種效應(yīng),也需要對基站實行功率控制。功率控制技術(shù)可補償傳輸損耗、解決“遠近效應(yīng)”和“邊緣效應(yīng)”問題、增加系統(tǒng)容量和提高系統(tǒng)性能，從而更好地發(fā)揮第三代移動通信系統(tǒng)的優(yōu)勢。按照不同的分類標準，功率控制技術(shù)可分為不同的類型。（1）、按通信的上下行鏈路方向，功率控制可分為：（a）、上行鏈路功率控制：

15、 它又稱反向功率控制，用于控制移動臺的發(fā)射功率，保證基站收到各個移動臺發(fā)射的信號功率或信噪比（SNR）基本相等，這樣既能有效克服“遠近效應(yīng)”，又能使移動臺在滿足自身服務(wù)質(zhì)量（Qos）要求的情況下，盡可能降低發(fā)射功率，從而延長移動臺的電池壽命。（b）、下行鏈路功率控制： 它又稱前向功率控制，用于控制基站的發(fā)射功率，使所有移動臺收到的基站發(fā)射信號功率或信噪比基本相等，從而克服“角效應(yīng)”，并可使基站的平均發(fā)射功率減小，有效降低小區(qū)間干擾。（2）、集中式和分布式功率控制（a）、集中式功率控制 它是指在網(wǎng)絡(luò)端進行功率控制，根據(jù)接收端接收的信號功率和各條鏈路的增益整體，調(diào)整發(fā)射端的發(fā)射功率。在已發(fā)表的論文

16、中，對集中式功控作過分析研究，證明它能通過幾次迭代，快速收斂到一個最佳的發(fā)射功率向量。由于集中式功控需知道所有鏈路的信息，會造成很大的時延，而且計算復雜度很高，在實際系統(tǒng)中很難實現(xiàn)，但它可提供功率控制的性能范圍。（b）、分布式功率控制它是在接收端進行的功率控制，根據(jù)接收端的接收信號功率及其鏈路增益，單獨調(diào)整自身發(fā)射功率。這種方式只需了解接收端自身的局部信息，算法比較簡單，在實際系統(tǒng)中易于采用。（3）、開環(huán)功率控制、外環(huán)功率控制和內(nèi)環(huán)功率控制（a）、開環(huán)功率控制 主要用于隨機接入過程中。在移動臺準備發(fā)起呼叫時，先接收基站發(fā)射的廣播信號，估計下行鏈路的衰落情況，然后把下行鏈路衰落近似等價為上行鏈路

17、損耗進行補償，再加上一定的安全裕度，作為初始發(fā)射功率。（b）、外環(huán)功率控制 主要功能是適應(yīng)無線信道的變化情況。由于服務(wù)質(zhì)量要求是根據(jù)誤碼率或誤塊率衡量，外環(huán)通過檢測接收端的誤塊率，動態(tài)調(diào)整內(nèi)環(huán)功控中的目標信噪比，把功率控制與為用戶提供的服務(wù)質(zhì)量直接相關(guān)聯(lián)。（c）、內(nèi)環(huán)功率控制 又稱快速功率控制，把實時測量的SIR與目標信噪比相比較，產(chǎn)生傳輸功率控制（TC）命令，發(fā)射端根據(jù)收到的TPC進行功率調(diào)整。2.2.2、擴頻技術(shù)：擴頻是一種信息處理傳輸技術(shù)。擴頻技術(shù)是利用同欲傳輸數(shù)據(jù)（信息）無關(guān)的碼對被傳輸信號擴展頻譜，使之占有遠遠超過被傳送信息所必需的最小帶寬。擴頻信號具有抗干擾，抗多徑衰落，低截獲概率

18、，碼分多址能力，高距離分辨率和精確定時特性等。擴頻的基本方法有，直接序列（DS）、跳頻（FH）、跳時（TH）和線性調(diào)頻（Chirp）等4種，其目前人們所熟知的新一代手機標準CDMA就是直接序列擴頻技術(shù)的一個應(yīng)用。而跳頻、跳時等技術(shù)則主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，以避免己方通信信號被敵方截獲或者干擾。2.2.2.1、工作原理： 在發(fā)端輸入的信息先經(jīng)信息調(diào)制形成數(shù)字信號，然后由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜。展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。 在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴頻碼序列去相關(guān)解擴。再經(jīng)信息解調(diào)、恢復成原始信息輸出。 由此可見，般

19、的擴頻通信系統(tǒng)都要進行三次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴頻調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制，以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較，擴頻通信就是多了擴頻調(diào)制和解擴部分。2.2.2.2、分類： 按照擴展頻譜的方式不同，現(xiàn)有的擴頻通信系統(tǒng)可以分為：（a）、直擴方式:直接序列擴頻工作方式，簡稱直擴(DS)方式所謂直接序列擴頻，就是直接用具有高碼率的擴頻碼序列在發(fā)端去擴展信號的頻譜。而在收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。用窄脈沖序列對某一載波進行二相相移鍵控調(diào)制。如果采用平衡調(diào)制器，則調(diào)制后的輸出為二相相移鍵控信號，它相當于載波抑制的調(diào)幅

20、雙邊帶信號。（b）、跳頻方式: 另外一種擴展信號頻譜的方式稱為跳頻所謂跳頻，比較確切的意思是：用一定碼序列進行選擇的多頻率頻移鍵控。也就是說，用擴頻碼序列去進行頻移鍵控調(diào)制，使載波頻率不斷地跳變，所以稱為跳頻。 簡單的頻移鍵控如2FSK，只有兩個頻率，分別代表傳號和空號。而跳頻系統(tǒng)則有幾個、幾十個、甚至上干個頻率、由所傳信息與擴頻碼的組合去進行選擇控制，不斷跳變。（c）、跳時方式： 跳變時間工作方式，簡稱跳時(TH)方式。與跳頻相似，跳時是使發(fā)射信號在時間軸上跳變。首先把時間軸分成許多時片。在一幀內(nèi)哪個時片發(fā)射信號由擴頻碼序列去進行控制?？梢园烟鴷r理解為：用一定碼序列進行選擇的多時片的時移鍵控

21、。 由于采用了窄得很多的時片去發(fā)送信號，相對說來，信號的頻譜也就展寬了。在發(fā)端，輸入的數(shù)據(jù)先存儲起來，由擴頻碼發(fā)生器的擴頻碼序列去控制通斷開關(guān)，經(jīng)二相或四相調(diào)制后再經(jīng)射頻調(diào)制后發(fā)射。在收端，由射頻接收機輸出的中頻信號經(jīng)本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴頻碼序列控制通斷開關(guān)，再經(jīng)二相或四相解調(diào)器，送到數(shù)據(jù)存儲器和再定時后輸出數(shù)據(jù)。只要收發(fā)兩端在時間上嚴格同步進行，就能正確地恢復原始數(shù)據(jù)。（d）、Chirp方式： 寬帶線性調(diào)頻工作方式，簡稱Chirp方式。 這種擴頻調(diào)制方式主要用在雷達中，但在通信中也有應(yīng)用。發(fā)端有一鋸齒波去調(diào)制壓控振蕩器，從而產(chǎn)生線性調(diào)頻脈沖。它和掃頻信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號一樣。在收端，線性

22、調(diào)頻脈沖由匹配濾波器對其進行壓縮，把能量集中在一個很短的時間內(nèi)輸出，從而提高了信噪比，獲得了處理增益。匹配濾波器可采用色散延遲線，它是一個存儲和累加器件。其作用機理是對不同頻率的延遲時間不一樣。如果使脈沖前后兩端的頻率經(jīng)不同的延遲后一同輸出，則匹配濾波器起到了脈沖壓縮和能量集中的作用。匹配濾波器輸出信噪比的改善是脈沖寬度與調(diào)頻頻偏乘積的函數(shù)。一般，線性調(diào)頻在通信中很少應(yīng)用。 2.2.2.3、優(yōu)勢：（1）、抗干擾能力強擴頻通信系統(tǒng)擴展的頻譜越寬，處理增益越高，抗干擾能力就越強。簡單地說，如果信號頻譜展寬10倍，那么干擾方面需要在更寬的頻帶上去進行干擾，分散了干擾功率，從而在總功率不變的條件下，其

23、干擾強度只有原來的1/10。另外，由于接收端采用擴頻碼序列進行相關(guān)檢測，空中即使有同類信號進行干擾，如果不能檢測出有用信號的碼序列，干擾也起不了太大作用，因此抗干擾性能強是擴頻通信的最突出的優(yōu)點。（2）、碼分多址能力強 由于擴頻通信中存在擴頻碼序列的擴頻調(diào)制，充分利用各種不同碼型擴頻序列之間優(yōu)良的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，在接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進行解擴，則在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號，這樣在同一頻帶上許多對用戶可以同時通話而互不干擾。（3）、高速可擴展能力強 由于獨占信道且碼分多址，所以速率很高。由于在IEEE802.11標準中，11位隨機碼元中只有1位用來傳輸

24、數(shù)據(jù)，因此吞吐量的擴展能力強。相對于通用標準采用的相位變化DQPSK/DPSK調(diào)制技術(shù)，增強型采用了直序/脈沖位置調(diào)制（DS/PPM）技術(shù)。PPM技術(shù)使用了預置的8位碼元中的3位傳輸數(shù)據(jù)，這就使傳輸率產(chǎn)生了飛躍。2.2.2.4、應(yīng)用前景： 擴頻信號是用擴展隨機序列偽隨機碼調(diào)制射頻信號或不斷跳躍的載波信號頻率而得到的，這樣，擴頻系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)通信系統(tǒng)，它可以極大限度地共享相同的頻道資源。每套系統(tǒng)都具有與眾不同的擴展序列來減少來自其他設(shè)備的干擾，只有具有與發(fā)射者相同擴展序列的接收者才可以重組或壓縮擴頻傳輸信號來獲得其中加載的有效信息。即使是多套擴頻設(shè)備使用同一個頻道在同一地區(qū)進行信號傳輸，只要采用

25、不同的擴頻序列，就不會相互干擾。擴頻系統(tǒng)這一頻道復用的優(yōu)勢，使其成為在大城市頻譜資源十分擁擠的環(huán)境下最理想的選擇。 擴頻通信作為一種成熟的高科技技術(shù)，可應(yīng)用于：（1）地僻人稀的農(nóng)村及通信不發(fā)達地區(qū);（2）有線基建已飽和的繁華市區(qū);（3）因業(yè)務(wù)要求驟增而有線基建滯后的新建社區(qū)；（4）用戶主干/備份通信網(wǎng)絡(luò)，以彌補郵電公眾網(wǎng)絡(luò)的不足。2.3基于多小區(qū)載波、功率聯(lián)合分配的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)軟頻率復用可以認為是將OFDM 系統(tǒng)整個頻帶分為多個子頻段，確定各子頻段功率，然后為每個用戶指定所使用的頻段，在頻段中為用戶分配子載波。因此，針對軟頻率復用缺陷的改進方法是直接為用戶分配載波和功率。在多小區(qū)載波、功率聯(lián)合

26、分配中，一般假設(shè)各用戶的信道狀況已知，并且當一個子載波分配之后，對其他小區(qū)同一載波形成的干擾可以計算得到。多小區(qū)載波、功率聯(lián)合分配一般可以用約束優(yōu)化問題建模， 根據(jù)優(yōu)化目標的不同，目前的研究可大概分為兩類，第一類的目標是在最大發(fā)送功率受限和滿足用戶公平性條件下，通過子載波和功率的最優(yōu)分配使系統(tǒng)吞吐量達到最大78；第二類的目標是在滿足用戶傳輸速率的條件下，通過子載波的最優(yōu)分配使總的傳輸功率最小。 載波和功率的聯(lián)合分配在具體實施上可以分為集中式和分布式兩種形式。集中式資源分配方案假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中存在包含全局網(wǎng)絡(luò)信息的設(shè)備（如RNC）， 該設(shè)備根據(jù)所有用戶的信道信息和相互干擾統(tǒng)籌載波和功率的分配。集中式資

27、源分配方案的缺陷是所有計算都集中到了一個網(wǎng)元設(shè)備上，計算量大，復雜度高。為了使方案更具實用性，一般需要對問題模型進行簡化，參考文獻11對載波分配進行了簡化，假設(shè)每個用戶分配的載波數(shù)相同。簡化方案以一定性能下降為代價顯著降低了復雜度。 分布式資源分配方案是指載波分配發(fā)生在只有網(wǎng)絡(luò)局部信息的網(wǎng)元設(shè)備，如基站?；惊毩⒉僮?，同時通過基站之間交換信息實現(xiàn)全局的優(yōu)化。參考文獻12提出了一種基于最大化吞吐量準則的分布式功率分配算法。首先針對單載波在每個小區(qū)計算關(guān)閉該載波對整體系統(tǒng)吞吐量的影響，以此決定該載波在本小區(qū)是否分配，然后并行應(yīng)用于多載波的情形。但該算法沒有考慮到用戶的公平性問題。參考文獻13同樣通

28、過子載波對整體吞吐量的貢獻來判斷是否在小區(qū)內(nèi)選擇該載波。算法同時還加入了用戶權(quán)重，使用戶的公平性在一定程度上得到了保證，收斂速度也較快?？傮w而言，分布式資源分配的收斂性分析是個很困難的問題。很難保證算法能收斂到全局最優(yōu)解，并且分布式方案的分配結(jié)果會存在波動現(xiàn)象，收斂速度較慢。2.4、基于交織多址的干擾隨機化和干擾消除 交織多址（interleave-division multiple access，IDMA）技術(shù)是碼分多址技術(shù)的一種特例（可以認為是擴頻因子為1時的碼分多址）1415，因此IDMA 繼承了碼分多址技術(shù)抗多徑衰落、抗多用戶干擾等諸多特性。IDMA 系統(tǒng)的實現(xiàn)如圖2 所示。IDMA

29、技術(shù)的核心是在不同小區(qū)使用不同的偽隨機交織器， 通過偽隨機交織器產(chǎn)生不同的交織圖案，并分配給不同的小區(qū)， 接收機采用不同的交織圖案解交織，即可將目標信號和干擾信號分別解出，然后在總的接收信號中減去干擾信號，進而有效地提高接收信號的信干比。IDMA 技術(shù)在LTE 系統(tǒng)的應(yīng)用體現(xiàn)在兩方面： 一方面，IDMA 技術(shù)對每個基站發(fā)送信號應(yīng)用不同的交織碼，可作為干擾隨機化的手段， 其效果與傳統(tǒng)3G 系統(tǒng)的加擾并無明顯差異；另一方面，IDMA 可以采用類似于碼分多址系統(tǒng)多用戶聯(lián)合檢測的干擾消除技術(shù)，這種技術(shù)是通過將干擾信號解調(diào)/解碼后， 對該干擾信號進行重構(gòu)（reconstruction），然后從接收信號中

30、減去。如果能將干擾信號分量準確減去，剩下的就是有用信號和噪聲,是一種更為有效的干擾消除技術(shù)。小區(qū)間干擾刪除的優(yōu)勢在于，對小區(qū)邊緣的頻率資源沒有限制，相鄰小區(qū)即使在小區(qū)邊緣也可以使用相同的頻率資源，可以獲得更高的小區(qū)邊緣頻譜效率和總頻譜效率。有研究表明，基于IDMA 的迭代干擾消除技術(shù)可以使小區(qū)邊緣吞吐量（即5% CDF 吞吐量）獲得50%的性能增益；在小區(qū)平均吞吐量方面，也有5%的性能增益。由于需要完全解調(diào)甚至解碼干擾信號，IDMA 對系統(tǒng)的設(shè)計如資源塊分配、信道估計、同步、信令等提出了更高要求或帶來了更多限制。因此,LTE Release 8 中沒有采用IDMA 的干擾消除，而僅作為一種干擾

31、隨機化技術(shù)，但是，IDMA 干擾消除技術(shù)的優(yōu)越性能仍然吸引了很多研究者的注意，在LTE 的演進版本中有持續(xù)的論。2.5、基于協(xié)作調(diào)度的干擾抑制技術(shù)LTE-Advanced 系統(tǒng)提出了多點協(xié)作傳輸技術(shù)（coordinated multipoint transmission/reception，CoMP）， 因其能有效改善小區(qū)邊緣用戶性能，提高系統(tǒng)吞吐量，在近年來引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注和研究，成為LTE 小區(qū)間干擾抑制技術(shù)的新研究方向。 多點協(xié)作傳輸技術(shù)是對傳統(tǒng)單基站MIMO 技術(shù)的一個補充和擴展， 若干小區(qū)的基站使用光纖或電纜連接，通過基站間協(xié)作傳輸來達到減少小區(qū)間干擾、提高系統(tǒng)容量、改善小區(qū)邊緣

32、覆蓋的目的。目前，多點協(xié)作傳輸技術(shù)分為多點聯(lián)合處理和多點協(xié)調(diào)調(diào)度兩大類，分別適用于不同的應(yīng)用場景，互相之間不能完全取代。（1） 多點聯(lián)合處理技術(shù)多點聯(lián)合處理，即多個協(xié)作節(jié)點（基站）之間通過共享數(shù)據(jù)及信道信息、調(diào)度信息等， 聯(lián)合為目標用戶提供服務(wù)。其基本原理如圖3 所示，位于小區(qū)邊緣的用戶同時被小區(qū)1、小區(qū)2 服務(wù)。在采用多小區(qū)聯(lián)合處理的系統(tǒng)中， 每個基站都可以看作是虛擬天線， 與用戶形成虛擬MIMO 系統(tǒng)，使用多個基站為一個或多個用戶服務(wù)。此技術(shù)可以把相鄰小區(qū)干擾信號轉(zhuǎn)換為有用信號，從而消除相鄰小區(qū)干擾，提高小區(qū)邊緣用戶的信號質(zhì)量。多小區(qū)聯(lián)合發(fā)送雖然可以得到較大的增益，但是要在實際系統(tǒng)中實現(xiàn)仍

33、然具有一定的難度：首先參與聯(lián)合發(fā)送的各個基站都需要獲得所有用戶的數(shù)據(jù)包，在用戶速率較高時會要求基站之間的支撐網(wǎng)絡(luò)具有較大的容量； 另外，在用戶端對來自于多個基站的信號進行時間和頻率的同步也比較困難。（2） 多點協(xié)調(diào)調(diào)度技術(shù) 多點協(xié)調(diào)調(diào)度，即用戶數(shù)據(jù)通過用戶所在的服務(wù)小區(qū)傳輸，在相鄰節(jié)點（基站）之間交互調(diào)度信息、協(xié)同調(diào)度，用以避免小區(qū)間干擾。此技術(shù)類似于干擾協(xié)調(diào)、干擾隨機化的思想，通常集中在和多天線波束成形相結(jié)合的解決方案上。在多天線蜂窩通信系統(tǒng)中，波束成形是一種實現(xiàn)復雜度較低的發(fā)送方案，通過使用與用戶信道相匹配的發(fā)送波束，可以優(yōu)化信號功率的利用，提高服務(wù)質(zhì)量，但由于發(fā)送波束具有手電筒特性，可能

34、會對相鄰小區(qū)所服務(wù)的用戶造成較大的干擾。因此，將多點協(xié)調(diào)調(diào)度技術(shù)與波束成形結(jié)合起來，即通過相鄰小區(qū)間的X2 接口交換調(diào)度信息，使每個小區(qū)選擇使小區(qū)吞吐量總和最大或小區(qū)間干擾最小的波束，而不是僅僅考慮本小區(qū)的吞吐量，這樣即可有效避免波束成形可能帶來的干擾。其實現(xiàn)方式如圖4 所示，當相鄰基站同時選擇波束RS1 或RS2 時，可最大限度地降低干擾。由于波束成形調(diào)度技術(shù)需根據(jù)小區(qū)實時用戶分布情況來確定波束類型，設(shè)備昂貴且計算復雜，目前許多提案對此進行簡化，普遍做法是假設(shè)小區(qū)內(nèi)波束的類型（如發(fā)射方向、覆蓋范圍等）是事先確定的，小區(qū)間協(xié)作調(diào)度只需考慮某個時隙使用哪個波束，而不用考慮波束的類型。波束協(xié)作調(diào)度

35、實現(xiàn)復雜度低，只需在相鄰干擾小區(qū)間交換用戶信息，實用性較好，更重要的是，波束協(xié)作調(diào)度與其他干擾抑制技術(shù)可以同時使用，現(xiàn)有波束協(xié)作調(diào)度沒有考慮波束功率的協(xié)作控制，預計引入波束功率協(xié)作控制后，波束協(xié)作調(diào)度可彌補軟頻率復用的缺陷。三、技術(shù)演進： 抑制MIMO蜂窩系統(tǒng)中小區(qū)間干擾的多基站聯(lián)合處理研究進展如下：MIMO技術(shù)在解決容量和傳輸速率方面的優(yōu)勢無與倫比是新一代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。在MIMO系統(tǒng)多小區(qū)組網(wǎng)情況下"由于每個天線都是干擾源MIMO蜂窩系統(tǒng)中的小區(qū)間干擾比單天線蜂窩系統(tǒng)嚴重得多，導致MIMO吞吐量銳減和用戶性能惡化。如何在多小區(qū)環(huán)境更好地利用MIMO技術(shù)抑制或降低小區(qū)間干擾

36、或其它小區(qū)干擾是關(guān)鍵,因此,研究抑制MIMO蜂窩系統(tǒng)中小區(qū)間干擾的算法和方法具有重要的理論與應(yīng)用價值.但是"僅通過單個基站處理無法解決小區(qū)間干擾問題,必須通過多基站聯(lián)合處理才行,現(xiàn)在這方面的研究工作剛剛起步，其中包括一些很有意義的工作，特別是以聯(lián)合傳輸或預編碼為代表的多基站聯(lián)合處理。聯(lián)合傳輸/預編碼是一種可以在不犧牲性能的情況下降低接收端復雜性的方案,這對移動通信下行鏈路(從基站到移動臺,接收端是用戶移動終端)非常適合。在單小區(qū)環(huán)境中，聯(lián)合傳輸/預編碼已取得很大進展相.利用聯(lián)合傳輸/預編碼解決MIMO系統(tǒng)在多小區(qū)組網(wǎng)時下行鏈路中小區(qū)間干擾或其它小區(qū)干擾問題"是一種新的思路和

37、擴展。 如何在多小區(qū)環(huán)境更好地利用MIMO技術(shù)降低小區(qū)間干擾或其它小區(qū)干擾十分關(guān)鍵。已有的MIMO系統(tǒng)中降低小區(qū)間干擾的方案主要包括：傳統(tǒng)方法，聯(lián)合檢測，干擾抵消（包括基于IDMA的軟干擾抵消），宏分集，信道資源調(diào)度，分布式天線，干擾隨機化，波束成型，預編碼/聯(lián)合傳輸?shù)?其主要技術(shù)特點總結(jié)如表1：技術(shù)優(yōu)點缺點頻率再用（包括軟頻率再用）可以簡單、有效地降低小區(qū)間干擾或其他小區(qū)干擾需要復雜的頻率規(guī)劃,不僅降低了頻譜有效性,而且目前已用到極致,很難再取得進展傳統(tǒng)方法扇區(qū)化減少小區(qū)邊沿的平均干擾，頻率可以按扇區(qū)再用，相對頻率再用方法提高了頻譜利用率減少了多經(jīng)分集效果,不能充分利用MIMO優(yōu)勢;存在區(qū)間

38、用戶數(shù)不平衡問題,增加切換復雜性擴頻通過碼分配和控制每個小區(qū)的負載等，將干擾調(diào)整在較低水平降低了系統(tǒng)負載"不能充分利用MIMO優(yōu)勢功率控制通過功率控制，降低對相鄰小區(qū)的干擾理想的功率控制很難實現(xiàn)聯(lián)合檢測可以采用ML,ZF，MMSE等聯(lián)合檢測方案，去的較低的比特錯誤率移動臺需要配置較大數(shù)量的天線,移動臺需要連續(xù)處理導頻信道和進行信道估計,移動臺的處理復雜度高干擾相消可以采用串行'并行'迭代等方案"取得較低的比特錯誤率"與聯(lián)合檢測比較復雜度有一定下降移動臺需要配置較大數(shù)量的天線"移動臺需要連續(xù)處理導頻信道和進行信道估計,對信道估計誤差十分敏感宏分集可以獲得較好的分